En réalisant des fentes spécialement conçues en plexiglas, Les chercheurs danois l'ont rendu plus fort, plus léger et plus souple. Les nouvelles connaissances pourraient être utilisées pour fabriquer des puces électroniques, par exemple, beaucoup plus durable.

En découpant un motif géométrique dans une matière, des chercheurs de l'Université d'Aarhus et du Turner Research Group de l'Université de Pennsylvanie aux États-Unis ont modifié les propriétés mécaniques du matériau et amélioré sa tolérance à la rupture.

Dans leur expérience, les chercheurs ont utilisé le plexiglas comme matériau de modèle et ont ajouté un certain nombre de coupes spécialement conçues, ce faisant, en enlevant une partie de la matière. Le plexiglas est généralement cassant et vitreux, il est donc vulnérable aux fractures. Avec la nouvelle technique, le produit devient plus léger que l'original, plus fort et plus robuste.

La technique produit ce qu'on appelle un métamatériau mécanique, ce qui signifie que les propriétés du matériau sont modifiées, uniquement en changeant sa structure géométrique. Par conséquent, le matériau tire principalement ses caractéristiques de la structure géométrique plutôt que de sa composition chimique.

La découverte a été décrite dans le célèbre Journal de la mécanique et de la physique des solides .

"Dans le projet, nous avons testé une forme géométrique de poutre double cantilever, qui peut représenter une large gamme de produits, y compris les puces électroniques. Lors de la fabrication de puces électroniques, le composant a tendance à se fissurer car il est constitué d'un matériau cassant. En introduisant ces coupes spécialement conçues, le composant devient plus souple et moins fragile. L'effet provient de la nouvelle géométrie, qui peut répartir les charges de contrainte sur une plus grande surface réduisant la singularité de contrainte responsable de la formation et de la croissance des fissures, " dit Simon Heide-Jørgensen, un post-doctorant et chercheur sur le projet.

L'équipe de recherche a effectué un certain nombre de découpes au laser dans le matériau, modifiant ainsi sa géométrie à proximité des singularités de contrainte attendues. Cela signifie qu'il est possible de faire la rupture du matériau par conception (ou à la demande), c'est-à-dire suivre les coupes. Cela augmente considérablement la résistance du composant aux fissures et à la rupture.

« Au lieu de se concentrer dans une singularité, les contraintes se propagent maintenant le long des coupes que nous avons faites dans le matériau. Le matériau peut supporter une charge plus importante avant de se rompre. Lorsqu'une fracture survient, il poussera le long des coupures, et cela le ralentira et empêchera ainsi la croissance de fissures supplémentaires. Le matériau obtient une plus grande tolérance à la croissance des fissures et il devient beaucoup moins fragile, " dit Simon Heide-Jørgensen.

En plus de rendre le matériau plus résistant aux fissures, les coupes le rendent plus souple et plus léger, et, en principe, réduire la consommation de matière.